Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Санатуллова Земфира Талгатовна

Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства
<
Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства
>

Диссертация - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Санатуллова Земфира Талгатовна. Удаление масел с водной поверхности плазмомодифицированными отходами валяльно-войлочного производства: диссертация ... кандидата Технических наук: 03.02.08 / Санатуллова Земфира Талгатовна;[Место защиты: ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технологический университет], 2017

Введение к работе

Актуальность. Быстрый рост промышленного производства и сельского хозяйства, транспорта в последние десятилетия привел к загрязнению биосферы газообразными, жидкими и твердыми отходами. Особую тревогу вызывает продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и продуктами ее переработки, в том числе минеральными маслами, которые попадают в гидросферу в составе СВ предприятий. На сегодняшний день существуют различные методы очистки СВ от нефтепродуктов (НП), из которых наиболее целесообразно использовать сорбцион-ные методы. В большинстве случаев, наилучших результатов достигают, применяя синтетические сорбенты. Однако, не следует забывать о том, что последние должны соответствовать в частности, природоохранным требованиям, к числу таких сорбци-онных материалов (СМ), находящих все более широкое распространение, относятся отходы сельского хозяйства. Достоинствами последних являются экологическая чистота, широкая сырьевая база, высокая эффективность при сравнительно низкой стоимости. Проблемой являются свойства сорбционных материалов, которые активны в естественном состоянии, но большую часть из них целесообразно активировать химическим или другими способами. Традиционные методы модификации сорбентов имеют ряд недостатков: высокая трудоемкость процессов и их относительная небольшая эффективность. Высокочастотная (ВЧ) плазма пониженного давления в последнее время используется для решения не только разнообразных научных, но и конкретных производственных задач и имеет следующие преимущества: экологич-ность; обеспечение воспроизводимых результатов; щадящее действие на СМ из-за отсутствия значительной температурной нагрузки; отсутствие воздействия агрессивных химикатов. Одним из наилучших природных материалов является шерсть, которая по сорбционной ёмкости сравнима с модифицированным торфом. Однако ее высокая стоимость и недостаточное количество ограничивают использование шерсти в качестве СМ.

Настоящая диссертационная работа посвящена определению возможности использования отходов от переработки шерсти – угара, образующегося на стадии очистки шерсти от растительных остатков, и кнопа, который образуется в процессе шероховки изделий из шерсти для сорбционного удаления масел (компрессорного, турбинного и индустриального) с водной поверхности. Использование отходов производства в качестве вторичных материальных ресурсов определяет актуальность предлагаемого направления исследований с точки зрения охраны окружающей среды.

Цель работы заключается в снижении антропогенного воздействия на окружающую среду путем сорбционной очистки водной поверхности от компонентов

индустриальных отработанных масел с использованием плазмообработанных отходов валяльно-войлочного производства.

Задачи исследования:

  1. Определить максимальную сорбционную емкость и водопоглощение отходов валяльно-войлочного производства (угара и кнопа) по отношению к маслам, входящим в группу масел индустриальных отработанных (МИО).

  2. Исследовать удаление МИО из модельных вод с использованием отходов валяльно-войлочного производства и изучить влияние параметров плазменной обработки СМ на эффективность процесса очистки водных сред от загрязнений маслами.

  3. Определить оптимальные параметры плазмообработки, при которых достигаются максимальная маслоемкость и минимальное водопоглощение СМ.

  4. Определить изменение внутренней структуры и поверхности модифицированных образцов СМ в результате воздействия плазмы.

  5. Исследовать возможность многократного использования СМ.

  6. Установить способы обезвреживания отработанных СМ.

  7. Провести испытания СМ для удаления масел с поверхности водных объектов. Рассчитать предотвращенный ущерб.

Методы исследования, представленные в настоящей работе: электронная микроскопия; дифрактометрия; ИК-спектрометрия; термогравиметрия; дифференциально-сканирующая калориметрия; биотестирование.

Научная новизна.

Получены новые экспериментальные результаты исследования и применения кнопа и угара – отходов валяльно-войлочного производства в качестве сорбционных материалов масел различных марок в статических и динамических условиях их поглощения из воды.

Определены значения термодинамических величин для исследуемых процессов удаления масел с водной поверхности кнопом и угаром. Так, энергия сорбции составила менее 8 кДж/моль, а значения энергии Гиббса находились в интервале –100 < G < 0 кДж/моль, что свидетельствует о протекании физической адсорбции.

Экспериментально определены параметры плазмообработки кнопа и угара, при которых достигаются наибольшее значение маслоемкости и наименьшее водопо-глощение по отношению к маслам с водной поверхности. Установлено, что наибольшее маслопоглощение отмечено при обработке угара и кнопа плазмой пониженного давления (P = 26,6 Па) в среде пропана с бутаном (70:30).

Выявлено, что обработка ВЧ плазмой пониженного давления образцов СМ в среде пропана с бутаном (70:30) приводит к увеличению гидрофобности за счет ал-килирования биополимеров, входящих в состав кнопа и угара, и сглаживания поверхности, а также к повышению кристалличности структуры биополимеров в составе кнопа и угара.

Практическая значимость работы.

Определена эффективность применения сорбционного метода для очистки СВ от масел в процессе проведения опытно-промышленных испытаний на ООО «Тат-НефтеСервис» с использованием бонового заграждения, где в качестве фильтровальной загрузки используется плазмообработанный кноп.

Показано, что оптимальным способом обезвреживания отработанных СМ является сжигание последних в печах, использующих принцип пульсирующего горения, с температурой не менее 600 С.

Рассчитан предотвращенный ущерб от попадания в водоём масел за счет внедрения сорбционной очистки с использованием в качестве СМ кнопа, являющимся отходом валяльно-войлочного производства, который составил 3 870 000 руб / год.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Сорбционные характеристики, водопоглощение и маслоемкость СМ по отношению к минеральным маслам.

  2. Удаление названных масел с использованием отходов валяльно-войлочного производства из водных объектов. Оптимальные параметры плазмообработки, при которых достигаются максимальная маслоемкость и минимальное водопоглощение.

  3. Влияние параметров плазменной обработки СМ на процесс очистки водных сред от масляных загрязнений.

  4. Изменение структуры и поверхности исходных и модифицированных СМ, в результате воздействия плазмы.

  5. Способ обезвреживания отработанных СМ.

  6. Промышленные испытания очистки маслосодержащих СВ. Предотвращенный ущерб. Функциональная схема очистки СВ от масляных загрязнений.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач диссертации, аналитическом обзоре методов очистки маслосодержащих СВ, проведении экспериментальных работ, обобщении и обсуждении полученных результатов исследований и формулировка основных выводов совместно с научным руководителем, а так же опубликование работ по теме диссертации, участие в конференциях и конкурсах.

Апробация результатов работы осуществлялась в научных докладах на Международных и Всероссийских конференциях и семинарах, в частности, на: III Международном Конгрессе «Чистая вода. Казань» (Казань, 2012 г.); Межрегиональной научно-практической конференции «IV Камские чтения» (Набережные Челны, 2012 г.); Международной молодежной конференции «Экологические проблемы горнопромышленных регионов» (Казань, 2012 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (Уфа, 2012 г.); VIII Межрегиональной научно-практической конференции «Промышленная экология и безопасность» (Казань, 2013 г.); Международной молодежной научной конференции «Экология и рациональное природопользование агро-5

промышленных регионов» (Белгород, 2013 г.); IV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды» (Уфа, 2013 г.); Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014 и Международной научной школе молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов» (Казань, 2014 г.); Международной конференции по вопросам водопользования и экологии в рамках участия Российской Федерации в БРИКС на площадке Международного форума «ЭКВАТЭК-2014» (Москва, 2014 г.).

Публикации. Основные положения и выводы диссертации изданы в научных публикациях. Всего по теме исследования опубликовано 7 статей, которые входят в журналов и изданий, рецензируемых Высшей аттестационной комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации и 9 материалах конференций и тезисах докладов.

Настоящая работа удостоена дипломом II степени (с вручением серебряной медали) в конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» в номинации «Лучший инновационный проект (разработка) в области экологии, рационального природопользования, сортировки и переработки отходов, водоочистки» (Санкт-Петербург, 2017 г.).

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложений, изложена на 132 страницах, включает 46 таблиц, 31 рисунок, список литературы содержит 160 наименований источников.